高中物理 第3章 第1节 敲开原子的大门课件 粤教版选修3-5.ppt

第一节敲开原子的大门 第三章原子结构之谜 栏目链接 学习目标 1 知道阴极射线是由电子组成的 电子是原子的组成部分 2 了解汤姆生发现电子的研究方法及蕴含的科学思想 3 领会电子的发现对揭示原子结构的重大意义 栏目链接 对阴极射线的探究 如图所示的演示实验中 K和A之间加上近万伏的高电压后 玻璃管壁上观察到什么现象 该现象说明了什么问题 提示 玻璃管壁上观察到淡淡的荧光及管中物体在玻璃管壁上的影 这说明阴极能够发出某种射线 并且撞击玻璃引起荧光 栏目链接 1 什么是阴极射线 在一个抽成真空的玻璃管两端加上高电压 这时阴极会发出一种射线 使正对阴极的玻璃管壁上出现绿色荧光 这种奇妙的射线被称为阴极射线 2 阴极射线带电性质的判断 1 方法一 在阴极射线所经区域加上电场 通过打在荧光屏上的亮点的变化和电场的情况确定带电的性质 2 方法二 在阴极射线所经区域加一磁场 根据亮点位置的变化和左手定则确定带电的性质 栏目链接 3 阴极射线的本质 汤姆生根据阴极射线在电场和磁场中的偏转断定 阴极射线的本质是带负电的粒子流并求出了这种粒子的比荷 后来 组成阴极射线的粒子被称为电子 如图所示 一玻璃管中有从左向右的阴极射线可能是电磁波或某种粒子流形成的射线 若在其下方放一通电直导线AB 射线发生如图所示的偏转 AB中的电流方向由B到A 则该射线的本质为 栏目链接 A 电磁波B 带正电的高速粒子流C 带负电的高速粒子流D 不带电的高速中性粒子流解析 射线在电流形成的磁场中发生偏转 即可确定该射线是由带电粒子构成的粒子流 根据安培定则可知 AB上方的磁场是垂直纸面向里的 粒子向下偏转 洛伦兹力方向向下 由左手定则可知射线所形成的电流方向向左 与粒子的运动方向相反 故粒子带负电 答案 C方法总结 应用左手定则时 要注意负电荷运动的方向与它形成的电流方向相反 即应用左手定则时负电荷运动的方向应与四指所指的方向相反 栏目链接 课堂训练1 关于阴极射线的本质 下列说法正确的是 C A 阴极射线本质是氢原子B 阴极射线本质是电磁波C 阴极射线本质是电子D 阴极射线本质是X射线解析 阴极射线是原子受激发射出的电子流 关于阴极射线是电磁波 X射线都是在研究阴极射线过程中的一些假设 是错误的 电子的发现 如图所示为测定阴极射线粒子比荷的装置 从阴极K发出的阴极射线通过一对平行金属板D1 D2间的匀强电场 发生偏转 栏目链接 1 在D1 D2间加电场后射线偏到P2 则由电场方向知 该射线带什么电 2 再在D1 D2间加一磁场 图中未画出 电场与磁场垂直 让射线恰好不偏转 设电场强度为E 磁感应强度为B 则电子的速度多大 3 撤去电场 只保留磁场 使射线在磁场中做圆周运动 若测出轨道半径为r 则粒子的荷质比是多大 栏目链接 提示 1 负电 2 粒子受两个力作用 电场力和磁场力 两个力平衡 即有qE qvB 得 v 3 根据洛伦兹力充当向心力 qvB m 得出 又v 则 测出E B r即可求荷质比 1 电子的大小 电子是构成各种物体的共同成分 它的质量比任何一种分子和原子的质量都小得多 它的电荷与氢原子的电荷大小基本相同 电子所带电量为e 1 6022 C 栏目链接 2 电子电量的测定 密立根油滴实验 1 如图所示 两块平行放置的水平金属板A B与电源相连接 使A板带正电 B板带负电 从喷雾器喷嘴喷出的小油滴经上面的金属板中间的小孔 落到两板之间的匀强电场中 栏目链接 2 小油滴由于摩擦而带负电 调节A B两板间的电压 可以使小油滴静止在两板之间 此时电场力和重力平衡即mg Eq 则电荷的电量q 3 电子发现的物理意义 电子是人类发现的第一个比原子小的粒子 电子的发现 打破了原子不可再分的传统观念 使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒 原子本身也有内部结构 从此 原子物理学迅速发展 人们对物质结构的认识进入了一个新时代 栏目链接 如图所示 让一束均匀的阴极射线从两极板正中间垂直穿过正交的电磁场 选择合适的磁感应强度B和两极之间的电压U 带电粒子将不发生偏转 然后撤去电场 粒子将做匀速圆周运动 并垂直打到极板上 两极板之间的距离为d 求阴极射线中带电粒子的比荷 栏目链接 解析 设阴极射线粒子的电荷量为q 质量为m 则在电磁场中由平衡条件得 qvB 撤去电场后 由牛顿第二定律得 qvB R 解 得 答案 课堂训练2 如图所示 一束电子 电量为e 以速度v垂直射入磁感强度为B 宽度为d的匀强磁场中 穿透磁场时速度方向与原来入射方向的夹角是30 则电子的质量是 穿透磁场的时间是 解析 电子在磁场中运动 只受洛伦兹力作用 故其轨迹是圆弧一部分 又因为f v 故圆心在电子穿入和穿出磁场时受到洛伦兹力指向的交点上 如图的O点 由几何知识可知 AB间的圆心角 30 OB为半径 半径r 2d 又由r 得m 由于AB圆心角是30 故穿透时间带电粒子的匀速圆周运动的求解关键是画出匀速圆周运动的轨迹 利用几何知识找出圆心及相应的半径 从而找到圆弧所对应的圆心角 答案